以DNA为模板构造苯胺-DNA复合物纳米线和聚苯胺纳米导线

在溶液中, 以DNA为模板构造出了线性的苯胺-DNA复合物纳米线. 用压缩气流将得到的复合物纳米线拉直并固定到云母基底上. 用原子力显微镜(AFM)可观察到形貌规整的苯胺-DNA复合物纳米线. 苯胺单体在溶液中能从各个方向上组装到DNA分子上, 从而使DNA模板分子的表面包裹了一层苯胺. 以苯胺-DNA复合物纳米线为前驱体通过进一步化学氧化聚合得到了以DNA为模板的聚苯胺纳米导线.     

使用原子力显微镜观察DNA与PEI的层层自组装过程

选择了DNA与聚乙烯亚胺(PEI)进行相互作用,使用AFM直观地观察DNA与PEI层层自组装时其分子形貌的变化过程,总结了自组装过程中薄膜表面粗糙度的变化规律.同时详细地分析了离子浓度、DNA浓度、基底和固定方法对层层自组装膜的影响,以此来探讨DNA与PEI之间的相互作用机理.研究结果表明上述因素都会对膜的形貌产生影响,其中以云母作为基底,PEI处理基底表面后,再进行交替组装时,膜的表面粗糙度变化呈现出锯齿状的增长趋势,而用其他方法会影响膜的形貌以及粗糙度的变化规律.     

液体环境单分子免疫球蛋白G的原子力显微镜高分辨成像

原子力显微镜技术( AFM)具有纳米级高分辨成像能力,是研究生物大分子结构和功能的重要工具之一。制备合适的样品是获取高分辨成像的关键要素。本研究结合DNA折纸技术,将抗原分子修饰在DNA折纸上,通过分子识别作用,抗体分子与抗原分子特异性结合,形成由DNA折纸和抗原抗体复合物构成的纳米结构。利用DNA折纸在云母表面上的吸附特点,使得抗体分子选择性地吸附在衬底表面上,由此获得了液体环境中的单个地高辛抗体免疫球蛋白G( IgG)分子的“Y”超微结构形貌。本方法简单、方便,为AFM在单分子水平上检测和表征生物分子结构和功能提供帮助。     

CTAB在云母表面吸附的AFM研究

应用原子力显微镜技术(AFM)对十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)在云母表面的吸附行为进行了研究. 结果表明在2 cmc的CTAB溶液中, CTAB分子在云母表面的吸附经历了从胶团→圆柱形→层状膜结构形貌的转变; 在0.5 cmc的CTAB溶液中, 表面活性剂分子在云母表面形成层状膜结构, 没有明显的结构转变; 同时CTAB分子在云母表面的吸附和云母表面脱落的周期性现象也被观察到.     

铬(Ⅵ)-谷胱甘肽配合物诱导小牛胸腺DNA变性的新表征方法

本文采用电化学方法对铬(Ⅵ)-谷胱甘肽(GSH)配合物诱导DNA变性进行表征,同时运用原子力显微镜(AFM)对DNA损伤变性过程进行可视化探测.结果表明:在pH=5.6的HAc-NaAc缓冲溶液中,DNA溶液中加入Cr(Ⅵ)-GSH配合物后进行循环伏安扫描,+0.20 V和0.00 V(vs SCE)处出现一对新的氧化还原峰,该氧化还原峰随Cr(Ⅵ)-GSH配合物浓度增加峰电流上升.DNA热变性和表面活性剂SDS变性实验进一步证明了该峰为DNA变性后的氧化还原峰,且变性DNA的峰信号在修饰电极上比裸金电极上更为灵敏.电化学动力学表明在30 min内配合物诱导DNA变性的程度随时间的上升而增加,并通过AFM观察了配合物作用下DNA断链的过程.     

铬(VI)-谷胱甘肽配合物诱导小牛胸腺DNA变性的新表征方法

本文采用电化学方法对铬(VI)-谷胱甘肽(GSH)配合物诱导DNA变性进行表征，同时运用原子力显微镜(AFM)对DNA损伤变性过程进行可视化探测。结果表明：在pH=5.6的HAc-NaAc缓冲溶液中，DNA溶液中加入Cr(VI)-GSH配合物后进行循环伏安扫描，+0.20 V和0.00 V(vs SCE)处出现一对新的氧化还原峰，该氧化还原峰随Cr(VI)-GSH配合物浓度增加峰电流上升。DNA热变性和表面活性剂SDS变性实验进一步证明了该峰为DNA变性后的氧化还原峰，且变性DNA的峰信号在修饰电极上比裸金电极上更为灵敏。电化学动力学表明在30 min内配合物诱导DNA变性的程度随时间的上升而增加，并通过AFM观察了配合物作用下DNA断链的过程。     

云母表面吸附烷基伯胺对其疏水性的影响

矿物表面的疏水性受吸附在其表面的表面活性剂的影响,进而影响矿物的浮选行为.本文通过表面接触角测量、原子力显微镜(AFM)观测以及密度泛函理论(DFT)和分子动力学(MD)模拟计算,研究了吸附在云母表面的烷基伯胺的链长对其疏水性的影响.通过比较氧密度和氢键数量分布,发现每个水分子在碳氢链尾端和水相接触的界面上相对于在体相中形成氢键的能力有所降低,而吸附烷基伯胺的云母由亲水性转化为疏水性.研究结果还表明,在单分子层吸附状态下,吸附十八胺的云母的疏水性比吸附十二胺的云母的疏水性要强,且由于十八胺的临界半胶束浓度(HMC)要远低于十二胺,十八胺更易在云母表面形成多层吸附,证明烷基伯胺的碳链越长,其对云母表面疏水性改善的能力越强.实验结果与理论计算结果吻合良好.     

DNA共价结合在化学修饰云母片上的AFM研究

原子力显微镜(AFM)自1986年发明以来,已经成为生物学研究领域中的一个有效工具,尤其在核酸及其它生物大分子结构方面的应用已成为普遍关注的热点.原子力显微镜要求基底达到原子级平整,硅片和玻璃表面的起伏很大,因而原子级平整的云母具有重要的价值.     

基于纳米操纵技术的单分子DNA分子手术:切割、拾取及连接酶分子传递

该文利用一种基于原子力显微镜(AFM)抬高模式(Lift mode)的"逐线反馈纳米操纵"技术成功地进行了DNA单分子水平上的切割、拾取及连接酶分子的传递,系统地完成了DNA的分子手术。在切割和拾取过程中,以PBR322/Pst I DNA为研究对象,进行了单分子水平上的切割,实验发现由于DNA分子本身弹性,切割过程极易出现切割端变粗的现象。在分子传递过程中,分别以T4 DNA连接酶和小牛胸腺组蛋白分子为研究对象,实现针尖和基底表面之间的分子传递。同时通过控制针尖运动成功获得连接酶分子点阵排列及小牛胸腺组蛋白方块状纳米结构。结果表明利用此操纵方法可以获得很高的精确度,切割DNA时的空间精确度小于5 nm。系列单分子水平上的分子手术的整合为实现单分子水平上生化反应,甚至构造智能机器提供了可能。     

石墨烯的纳米摩擦与磨损性质

采用乙醇溶剂剥离的方法制备石墨烯. 通过对溶剂温度、超声时间、超声功率和溶剂离心速度及时间的控制, 从高定向热解石墨(HOPG)制备得到少层石墨烯. 用原子力显微镜(AFM)研究了云母基底上不同层数石墨烯在真空中的纳米摩擦过程, 发现从约4 个原子单层(4 ML)起, 摩擦系数基本不再变化, 但摩擦力仍随着厚度的增加而显著减小, 7 ML之后, 其摩擦系数基本接近于零. 在磨损实验中, 少层石墨烯表面存在刮坏的现象,且不同厚度的石墨烯的磨损现象明显不同, 其中2 ML石墨烯相比4 ML石墨烯表现出较好的耐磨损性能, 且不具有摩擦方向依赖性. 测试了真空下少层石墨烯和云母表面的粘附力, 发现不同层厚的石墨烯相差不大, 因此认为基底效应并不是磨损性质差异的主要原因. 相对于单层石墨烯, 少层石墨烯在抗磨损涂层等领域有着很大的潜在应用价值.